Objektorientierte Modellierung zur Simulation des Steuerverhaltens ...

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Simulation 29 grammoberfläche zur Verfügung gestellt, in der die Bausteine des Modells und möglichst auch die Komponenten des Simulators selbst, als Klassen und Objekte präsentiert und gehandhabt werden können. Zum anderen ist auch die interne Programmierung objektorientiert ausgeführt. Prozesse werden hier als Objekte aufgefaßt 14 . Ein Prozeß kann verschiedene Zustände annehmen, die innerhalb des Objekts durch Attribute beschrieben sind. Auch alle charakteristischen Eigenschaften und Fähigkeiten bilden eine Einheit mit dem Objekt. Diese gemeinsame Darstellung bietet eine Anzahl von Vorteilen in der Entwicklung und Handhabung von Simulationsprogrammen: • Einfache (automatische) dynamische Verwaltung der Speicherressourcen des Simulators. Die Reservierung und Freigabe von Arbeitsspeicher geschieht automatisch mit dem Erzeugen und Löschen von Objekten. Bei der Programmierung des Simulators brauchen keine Annahmen über Modellgröße, Bausteinzahl und Beschaffenheit von Komponenten gemacht werden, lediglich der Gesamtspeicher des Programms begrenzt den Modellumfang. Umfangreiche und komplexe Modelle zur Darstellung von Prozessen mit Steuerungen werden optimal unterstützt. • Eine geringe Anzahl von Verknüpfungen zwischen Modellobjekten untereinander und mit dem Simulationsprogramm erleichtern ihre Wiederverwendbarkeit. • Die Beschränkung der Verknüpfungen zwischen Prozessen auf die zugelassenen Messages 15 erhöht die Übersichtlichkeit und Zuverlässigkeit des Programms. • Der Benutzer sieht die Objekte wie sie sind. Das ist möglich, weil die Darstellung der Objekte im Computer der Auffassung des Anwenders vom Prozeß entspricht. Der Aufwand zur Gestaltung des Modelleditors sinkt entscheidend, wodurch sich Programmumfang und Geschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Programmen erhöhen. Gemäß des letzten Punktes ist der Bausteinkasten ein zentrales Element der Benutzeroberfläche in grafisch- objektorientierten Simulatoren. Der Bausteinkasten repräsentiert die Klassen der Klassenhierarchie, aus denen Modellobjekte abgeleitet werden können. Es werden nicht alle Klassen sichtbar, einige abstrakte Klassen, die der Definition dienen, aber nicht selbst einsetzbar sind, werden dem Benutzer verborgen. Den Aufbau einer Klassenhierarchie für die Simulation diskreter Bausteine für Fertigungssysteme hat Bernd-Dietmar Becker vorgestellt (Abbildung 10) /BECKER 91/. 14 Als Prozeß werden alle physischen Einrichtungen aufgefaßt, die Produkte verändern, bzw. manipulieren. Gemäß der Darstellungsfeinheit kann das z.B. eine Stadt, eine Fabrik, ein Arbeitsplatz oder ein einfacher Vorgang sein. 15 Messages sind die vom Prozeß verstandenen Befehle und Anfragen. Siehe hierzu Kapitel 2.
Simulation 30 passiv beweglich FHM FG Legende aktiv FM Roboter abstrakte Klasse (verdeckt) Ableitung mit Vererbung explizite Klasse (ableitbar) Materialfluß aktiv Maschine parallel passiv Flächenlager unbeweglich Volumenlager Weg FHM=Förderhilfsmittel FG=Fördergut FM=Fördermittel passiv Lager seriell Baustein aktiv Kette Band Rutsche Informationsfluß beweglich unbeweglich passiv Daten Abbildung 10: Klassenhierarchie für Stückgutprozesse /BECKER 91/ aktiv Generator lokale Steuerung globale Steuerung Aus den dargestellten expliziten Bausteinklassen kann der Anwender nach Belieben eigene Klassen ableiten und ihre Instanzen in Modelle einsetzen. Das Modell ist eine gesonderte Klasse. Aus ihr können als einziger Instanzen abgeleitet werden, die für sich allein stehen und nicht selbst in einem Modell enthalten sind. Aus allen anderen Klassen können nur innerhalb von Modellen Instanzen erzeugt werden. Aktive Elemente können, im Gegensatz zu passiven Elementen, Ereignisse auslösen. Die Methoden von passiven Elementen können nur von außen aufgerufen werden. Die aktiven unbeweglichen Informationsflußbausteine, lokale und globale Steuerung, stellen dem Anwender eine Programmiersprache zur Verfügung, aus denen Klassen erzeugt werden können, die den Zustand der Modelle beliebig manipulieren und den Simulator so zum allgemeinen Werkzeug für diskrete Simulation machen. Es können Bausteine erzeugt werden, die sich aus der Klasse Modell ableiten und beliebige Instanzen der Klassen Modell und Baustein enthalten. Sie lassen sich dann wie andere Bausteine auch in Modelle einsetzen. Hierdurch wird eine beliebige Modellhierarchie ermöglicht. Die expliziten Klassen werden dem Anwender in einem Bausteinkasten mit Vorgabeparametern (Defaultwerten) angeboten und können von hieraus abgeleitet werden. Die abgeleiteten Instanzen erben die Defaultwerte. Durch zwei Methoden kann die Vererbung unterbunden werden. Erstens, durch explizites Abschalten, wodurch Veränderungen auf höherer Ebene nicht übernommen, und die alten Werte fixiert werden. Zweitens, durch Überschreiben geerbter passiv Liste
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